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  • 1 # cnBeta

    天文學家已提出很多解釋宇宙加速膨脹的模型,而暗能量是其中一種潛在解釋。然而一種新的理論聲稱暗能量甚至可能不存在。俄羅斯康德波羅的海聯邦大學(IKBFU)的研究人員發表了一項新研究,該研究為說明宇宙為何膨脹提供了另一種可能的解釋,這並不違反萬有引力定律。

    天文學家在大約一個世紀前提出了宇宙膨脹學說,而在最近的幾十年中,人們發現宇宙膨脹的速度正在加快。但是,膨脹速度的加快呈現出一個謎團—根據引力定律,這種膨脹究竟發生了什麼?

    天文學家已經提出了暗能量作為可能的解釋。宇宙不僅僅是被形成恆星、行星等的普通物質所充滿,還有可能存在一種神秘而獨特的“暗能量”,其充滿了宇宙的大部分,從而解釋了在重力的作用下加速膨脹如何發生。 。

    來自俄羅斯的最新研究提供了一種不同的理論:類似於卡西米爾效應(Casimir effect)的一種排斥可能正在太空中發生,助長了宇宙膨脹的加速。這種影響可能暗示著宇宙的某種“邊界”,儘管研究人員解釋說,這並不意味著宇宙在某個地方突然結束。

    相反研究人員表示,宇宙可能具有一種使這種過程成為可能的三維“複雜拓撲”。IKBFU的Artyom Astashenok是最近提出這項研究的研究人員之一,他解釋說:

    ……基本上沒有“暗能量”,但有一種宇宙邊界的體現。您可以與地球進行類比。地球與宇宙的區別在於,在第一種情況下,我們處理的是二維空間,在第二種情況下,我們處理的是三維空間。

  • 2 # 人類之源

    謝邀老粗!在探索未知事物的問題上,無論是外國的洋專家,還是國內的土專家,或是民間的探索愛好者都是相等並無貴賤之分。所以,專家們的話不要全信,民間探索愛好者的話不要不信。我認為:整個宇宙的天體運動,在不排除暗能量的同時,與磁,火,水三者有直接的關係。

  • 3 # 審山

    我認為宇宙中非常神秘的,暗物質能量存在的,究竟宇宙中有什麼?具體空間怎麼樣?科學家無法知道了永遠是一個謎,科學探索,永久性,連我們人類怎麼來了到目前為止各種學說,不能確定?

  • 4 # 刁博

    暗物質和暗能量是當今宇宙學的重大研究課題,一旦對其有了實質性的突破研究,用諾貝爾獎也無法體現出研究成果的偉大。圍繞著暗物質和暗能量,科學家在天上和地底下佈下了天羅地網,可一直未發現它們的真實蹤跡。

    暗物質和暗能量的名字上都有一個“暗”字,顧名思義這種物質人類看不到,用各種儀器也沒有直接探測到。嚴格地講,它們還只是假說。上世紀30年代起,科學家們陸續發現星系的運動資料與萬有引力的計算結果之間存在很大的偏差,為了解釋這種現象科學家提出了暗物質概念,認為宇宙中存在不參與電磁相互租用但是能參與引力相互作用的暗物質,正是這種物質導致了觀測結果與理論值之間有很大的偏差。

    星系和星系之間存在著引力相互作用,照理說宇宙的膨脹會在引力的作用下趨於緩和,可實際的觀測卻顯示宇宙是在加速膨脹。科學家們提出了暗能量假設,認為是暗能量在推動著宇宙加速膨脹。透過分析計算顯示,宇宙中普通物質所佔的比例不超過5%,暗物質和暗能量佔據了絕大多數。

    暗物質和暗能量能夠解釋很多現象,兩個概念也逐步被越來越多的科學家接受,不過在沒有得到確切的存在證據之前,誰也不能說暗物質和暗能量就是存在的。目前仍然有一些科學家不認同暗物質和暗能量假設,他們認為引力存在問題,引力不應該用現在的方法去計算,並且做出了一些嘗試性的研究。

  • 5 # 魅力科學君

    一些天文學家為何認為暗能量甚至可能不存在?

    現代宇宙學認為,我們所處的宇宙是由暗能量、暗物質以及普通物質組成(其中暗能量所佔比例為68.3%,暗物質為26.8%,而普通物質卻只有4.9%)。根據相關描述,暗能量雖然看不見也摸不著,但是它卻能推動宇宙加速膨脹,我們先來看看科學家是怎麼發現暗能量的。

    由兩顆恆星組成的雙星系統在宇宙中是很常見的,假如某個雙星系統中有一顆恆星演化成了緻密的白矮星,而另一顆則演化成了鬆散的巨星,那麼白矮星就會源源不斷地吸收巨星的物質,當白矮星的質量增加到太陽質量的1.44倍的時候,巨大的引力就會點燃失控的熱核反應,從而發生威力驚人的超新星爆發。

    這種型別的超新星爆發被稱為“Ia型超新星”,因為它們總是在達到1.44倍太陽質量的時候爆發,所以所有的“Ia型超新星”的亮度都是一樣的,這使得它們的視亮度(觀察者看到的亮度)與距離有著非常準確的對應關係。

    這種對應關係可以用一個簡單的場景來說明,比如說我們將一列有一定間距的、規格相同的蠟燭同時點燃,然後站在這個蠟燭佇列的一端來觀察,這時我們就會發現,雖然這些蠟燭的亮度是基本上一樣的,但是在我們的眼中,離我們越遠的蠟燭,其發出的光就越黯淡,根據某根蠟燭的明暗程度,我們就可以計算出這根蠟燭與我們之間的距離。

    這樣的特徵使得“Ia型超新星”成為了科學家研究宇宙天體執行規律的重要工具,而暗能量的發現,也跟“Ia型超新星”息息相關。1998年,三位來自於不同研究團隊的科學家公開宣佈,透過對宇宙中大量“Ia型超新星”的觀測和分析,他們確認了宇宙正在加速膨脹。在隨後的日子裡,科學界很快認同了這一結論,並推測導致宇宙加速膨脹的正是暗能量,這三位科學家也因此在2011年獲得了諾貝爾物理學獎。

    我們可以看到,證明暗能量真實存在有一個關鍵的假設,那就是“Ia型超新星”的亮度都是一樣的,其視亮度只與距離有關係。因此可以說,假如這個假設是錯誤的,那麼暗能量就會被打上一個碩大的問號。

    2020年1月,一個由南韓延世大學的李永旭(Young-Wook Lee)教授帶領的研究團隊公佈了自己的研究成果,這位南韓科學家指出,新的證據表明,暗能量的關鍵假設是錯誤的。

    該研究團隊致力於利用高精度的天文望遠鏡(包括位於智利的“拉斯坎帕納斯”天文望遠鏡,以及位於美國亞利桑那州的MMT多鏡面望遠鏡)對60個星系的進行了高質量的觀測與分析,其主要研究物件就是這些星系中的超新星。

    在耗時9年之後,該團隊得出了一個重要的結論,即超新星的絕對亮度與恆星群的年齡密切相關(據悉這個結論的置信度高達99.5%),換句話說就是,所有根據研究“Ia型超新星”而得出的有關暗能量的結論,都是靠不住的。

    根據這個結論研究人員指出,即使沒有暗能量的存在,透過恆星亮度隨著年齡的演化過程,也可以出現類似的紅移-亮度的曲線(如下圖所示)。因此我們就得到了一個大膽的結論,即:暗能量根本就不存在,宇宙也沒有加速膨脹。

    需要指出的是,由於關係重大(這動搖了現代宇宙學中的根基),科學界還要對這個研究成果進行更多、更細緻的後續研究,才能給出最終的定論。另外要說的是,暗能量的證據並非只來自“Ia型超新星”,比如說宇宙微波背景輻射就能間接證明暗能量的存在。

    參考資料:Early-Type Host Galaxies of Type Ia Supernovae. II. Evidence for Luminosity Evolution in Supernova Cosmology

  • 6 # 科學美少男

    我們在問某個東西存在不存在,我們先要知道它是什麼!而暗能量並非指代某種物質或者某種能量,而是指代“或許存在某種我們未知的能量”,就像桌子上的水杯無緣無故飄了起來,我們可以稱水杯受到了“暗能量”!

    圖:懸空的杯子

    當我們發現,哦,原來是磁鐵的作用,我們就可以把“暗能量”的名頭摘除掉!因此,我們沒必要去糾結暗能量存在不存在,我們糾結的是宇宙中發生了無法描繪的事情,我們應該如何去解釋它,解釋該現象背後的“暗能量”,本質是什麼?如果沒有“暗能量”,宇宙又會如何運轉呢?天文學家都怎麼質疑的?下面我們詳細聊聊。

    在接下來的幾年裡,科學家對三個獨立的量進行了精確測量:

    Ia型超新星的遙遠星系;宇宙微波背景中的波動模式;大規模觀察不同距離的星系之間的相關性;

    所有資料都證實了這幅圖,宇宙將逐漸像喇叭一樣擴張開來。

    圖:在一個具有有質量物質存在的宇宙中,空間的膨脹(或收縮)是一個必然的結果。膨脹的速率和它隨時間的變化取決於宇宙中的物質和能量

    於是便有人提出來宇宙本身有一種新的能量形式,即暗能量。觀察資料和數學計算都是證據,但也有許多團隊已經提出了其他的解釋,聲稱暗能量本身可能是一種幻覺,不存在。

    到底存在不存在,我們需要做四件事:

    1)思考沒有暗能量的宇宙會是什麼樣子的,

    2)我們的宇宙到底是什麼樣子的,

    3)有什麼其他的解釋,

    4)評估解釋是否合理?

    我們日常生活工作中,關於問題很容易提出一個“如果……”的替代方案來替代主導思想。但科學上的如果,需要經得起科學嚴格的考驗!

    宇宙加速膨脹

    圖:在一個沒有暗能量的宇宙中,一個封閉的(密度過高的)、開放的(密度過低的)和臨界的(平坦的)宇宙要麼重新坍縮,要麼永遠膨脹下去,要麼膨脹逐漸趨近於零。

    早在20世紀二三十年代,我們構想暗能量之前,科學家就根據《廣義相對論》推匯出整個宇宙演化方式。如果你假設宇宙在最大的尺度上是均勻的(各處的密度和溫度都是一樣的),那就只有三種可能的情形能描述今天正在膨脹的宇宙。如果宇宙充滿物質和輻射,就像我們現在的宇宙一樣,引力會與膨脹互相抗衡,而宇宙就會:

    膨脹到最大化,然後開始收縮,最終完全塌陷。膨脹或減速,但萬有引力不足以阻止或逆轉,所以宇宙將永遠膨脹下去。膨脹時,萬有引力和膨脹完美地相互平衡,所以膨脹速度和衰退速度都趨近於零,但永遠不會逆轉。

    這就是宇宙的三種經典命運:大緊縮,大凍結,或者兩者之間的臨界宇宙。

    圖:沒有暗能量,宇宙就不會加速

    後來重要的觀測結果出來了,結果發現我們掐指一算的三種命運都不對。在大爆炸後的60億年左右,的確按著我們編排的臨界宇宙執行著,最初的膨脹和萬有引力幾乎處於平衡狀態。但當宇宙的密度降至一定程度時,遙遠的星系開始踩油門,遠離我們。宇宙加速是意料之外的,但卻是強勁的,並且從那以後一直以同樣的速度持續著,持續了78億年。

    圖:透過時間和膨脹速率的測量可知宇宙將如何演變和加速到遙遠的未來。

    目前已知的能量的形式有粒子、輻射和場,都不能解釋油門的“油”從哪來。科學家們就假設了一種新形式的能量,即暗能量。

    暗能量的出現可能會產生一個新的領域,甚至滲透到我們目前所有物理體系中;它可以是量子真空的零點能量;它可以是廣義相對論中的愛因斯坦的宇宙常數。

    目前全世界都準備建立的天文臺和實驗,或者現有的天文臺和實驗都想逮住它,看看它到底是啥,還有一部分天文臺(實驗室)望遠鏡就沒停下來過,只是為了尋找或區分是否有與暗能量相背離的其他可能性,但到目前為止,暗能量理論依然健在。

    圖:Ia型超新星的距離、紅移關係證明宇宙加速

    替代方案與解答

    但我們也不能忽視其他人提出的替代方案:

    也許遙遠的超新星和近處的超新星不一樣,本質上就是更暗淡?也許是發生超新星的環境發生了變化?也許遠處的光線在途中發生了某種相互作用,使它無法按常規方式到達地球?也許有一種新的塵埃存在,使得這些遙遠的物體看起來更加模糊?更有甚者提出,或許宇宙模型存在缺陷,宇宙可能在各處就不是均勻一致的(各向同性),或許暗物質只是因為愛因斯坦理論看似“正確”的產物

    光阻斷、光損失或系統光差異的情況都已被多種方法排除,所以即使將超新星的資料完全從場方程中移除,暗能量的影響仍然存在!無論是從遙遠星系的退行速度,或者宇宙微波背景輻射看。其次,無論是宇宙微波背景、重子聲學振盪,還是對宇宙中形成和宇宙結構的精確測量,宇宙膨脹率的測量,以變化的情況測量的方式都是經得起推敲的。

    但是最後一種可能性呢?是否宇宙並非完全均勻的。有高密度區域,例如存在塊狀結構、巨大的星系團、單獨結合的星系、恆星、行星、塵埃雲,甚至黑洞,更不用說暗物質了。有密度較低的區域,例如宇宙空洞,裡面幾乎沒有恆星或星系,長達數千萬光年。如果宇宙是不均勻的,特別是如果隨著時間的推移,它會從一個更均勻的狀態變成一個更不均勻的狀態,也許我們所看到的暗能量只是對這些不完美的能量的一種誤解?

    圖:暗能量宇宙(紅色),非均勻能量宇宙(藍色)

    每隔幾年各向異性的老觀點就會捲土從來,沒記錯的話上個月又來了一次(2020.4),但是當月內就被打臉了。每次來的時候都興師動眾,但最後仍然被排除在外。為什麼被排除在外?因為這些不均勻性對宇宙膨脹的影響已經被量化了,這個結論早就被大家熟知,理論主要觀點如下:

    圖:重力勢能W(長虛線)和動能K(實線)對宇宙總能量密度的部分貢獻,作為過去和未來膨脹係數2的函式。宇宙= 1。短虛線是不均勻性貢獻的總和。虛線表示線性擾動理論的結果。

    非均勻效能量對宇宙膨脹的貢獻(頂線),直到今天(x軸上的1),以及對膨脹率的部分貢獻。注意,即使在遙遠的將來,貢獻也不會接近1。直線是線性近似,而曲線是精確的計算。

    因為,如果想要洗白一個被推翻的舊理論,最好有一個新的理由,來推翻舊理論的反對理由,排除反對理由不再適用。在那一天到來之前,暗能量理論是科學主流,就像在廣義相對論發表之前,牛頓與蘋果的故事一直讓你對萬有引力堅信不疑。

  • 7 # 優美生態環境保衛者

    一些天文學家為何認為暗能量甚至可能不存在?

    暗能量是科學家們根據宇宙膨脹現象,推測出來可能存在的一種特殊宇宙結構,其產生的物質之間的排斥力大於物質之間的萬有引力和暗物質提供的聚合力,然後推動宇宙物質之間逐漸遠離。據科學家們測算,我們所處的宇宙主要由三部分所組成,其中普通物質是我們透過儀器裝置可以感知到的世界,佔比只有5%;暗物質是透過引力透鏡現象偵測到的比電子還要微小、不帶電荷、不參與電磁作用但可以引發引力效應的特殊物質,不能夠直接被儀器裝置所觀測得到,其佔比達到25%;而剩餘的佔比達到69%以上的就是暗能量了。可以說,按照現有科學技術的研究結果,暗能量是決定著宇宙的形成和發展演化總體趨勢的重要物質。

    暗能量的發現

    當愛因斯坦提出廣相對論之後,其對於宇宙的組成物質所組成的宇宙動態性的認知,還是處於理想化的模式,即靜態宇宙,當時對於宇宙的演化程序到底是開放性的動態還是靜態,還處於非常熱烈的爭論中,由於愛因斯坦是靜態宇宙的支持者,因此在他提出的引力方程中,加入了一個常量,用以修正因引力帶來的收收縮性影響,這個常量被稱為宇宙常數。

    後來,宇宙常數的概念,因為哈勃的發現而被“打臉”。哈勃在進行遙遠星系視向速度的研究時,發現目標星系在與地球相應的位置條件下,會發生光譜的紅移現象,說明目標星系正在遠離地球,所有遙遠的目標星系無一例外,而且距離越遠,紅移現象越明顯,說明與地球的距離也越來越遠。於是科學界確認了宇宙正在膨脹的事實,而且後來透過普朗克衛星修正了哈勃常數,這個可以說明在一定的距離條件下,目標星體遠離地球的速度,現在哈勃常數值為67.8(km/s)/Mpc左右,也就是說在百萬秒差距(約300萬光年)處,目標星體遠離地球的速度約為每秒67.8公里。

    接下來,按照宇宙膨脹的現象進行反推,科學家們據此提出了宇宙大爆炸的假說,即在138億前,我們現在宇宙來源於當時一個密度無限大、體積無限小、溫度無限高的一個奇點,在10^(-33)秒這麼短的時間內爆炸釋放出無數微觀粒子,然後透過漫長的時間逐步形成中性原子、不同的原子核以及各類星雲物質和星體。按照宇宙大爆炸的理論,宇宙膨脹速度,會因為物質與物質之間距離的遠離而逐漸減弱,進而膨脹速度會逐漸放緩。也就是說,距離地球越遠的星系,其膨脹速度會比距離近的星系要慢,而這個推論與紅移現象的結果自然是相矛盾。

    那麼,是何種力量推動星體之間出現加速膨脹的呢?這難不倒科學家們,既然引力從理論來說是可以阻止宇宙膨脹使其膨脹速度變緩的主要原因,那麼,是否存在著一種與引力作用相反的力,也就是提供了一種在宇宙空間中,可以與萬有引力作用相反的排斥力。於是科學家們創造出了暗能量的假說,認為它們不具有任何質量的屬性,但可以提供像電子之間或者磁性粒子之間的那種排斥力。剛才提到的宇宙的組成佔比,其實是在暗能量的推測基礎上,透過相應的宇宙模型測算出來的,而這種推測結果以現有的科技水平還難以對其進行理論上的正確性驗證。

    暗能量存在的前提證據

    科學家們在證實目標星體距離地球越遠,紅移現象越明顯的這個重要觀測結論,其實是來源於對La型超新星爆發所得。La型超新星爆發之前是一對相互圍繞執行的雙星系統,如果在恆星演化末期,其中一顆已經演化為密度非常大的白矮星,而另外一顆為密度相對鬆散的處於主序期的恆星或者演化末期的紅巨星,則白矮星會在引力作用下不斷吸收來自巨星的組成物質,使白矮星的質量慢慢增大,致使其因重力坍縮作用提升的核心溫度再次達到組成原子的核聚變臨界,熱核反應重新恢復執行,而這種重新啟用的核聚變反應異常劇烈,能量積累也非常迅速,會誘發失控的核聚變反應,從而發生以碳爆轟為主要標誌的星體爆炸,這種現象稱為La型超新星爆發。

    由於白矮星在吸收外界組成物質增大質量重新引發失控的核聚變反應,其達到爆發的條件相對比較固定,即1.44倍的太陽質量,因此其隨之爆發產生的光亮度也基本上一個恆定值,而從地球觀測者來看,觀測到的La型超新星爆發的亮度值,應該與它和地球之間的距離有一個基本對應的線性關係。

    科學家們正是利用了目標星體的這一特性,在觀測La型超新星爆發時,發現距離越遠的目標,其亮度值並未嚴格遵守這一線性關係,而是亮度值出現一定程度的衰減,這種衰減的程度要比距離層面的遠離帶來的減弱效應還要多,而且距離地球越遠的目標,其亮度值偏離線性關係衰減得越嚴重,於是據此科學家們進一步確認了宇宙加速膨脹的事實,從而為後來推測造成這種現象的原因是暗能量所為奠定了基礎。

    這個前提證據帶來的不確定性

    透過剛才的分析,我們可以看出,暗能量的存在假設有一個至關重要的前提,就是對於La型超新星爆發時的亮度一致性,也就是說我們預設的是觀測到的目標La型超星新爆發亮度值僅與距離有關。如果這個假設站不住腳,那麼對後續的推論將會產生顛覆性的影響。

    因此,瞄準這個關鍵點,對宇宙演化規律特別是La型超新星的形成和演化進行持續性的跟蹤觀測,成為無論是暗能量的支持者,還是反對者共同關注的研究領域。這裡不得提一下南韓的一個科研團隊,它們利用了將近10年的觀測研究,利用智利拉斯坎帕納斯天文望遠鏡、美國MMT多鏡面望遠鏡,對數十個星系中的超新星進行持續性觀測,研究結果表明,超新星的爆發在地球上的可視亮度,與所呈現的絕對亮度密切和與地球的距離相關,而其絕對亮度並非一個恆定值,與所在星系中恆星群的年齡有直接關係,一般情況下恆星群的年齡越古老,其發出的光線亮度值就會越低。

    因此來自這個研究團隊的負責人表示,即使排除暗能量的影響,如果考慮恆星群的年齡因素,也可以模擬出近似的光譜紅移曲線,因此這個研究的結論,可以對暗能量的存在基礎產生動搖。

    總結一下

    暗能量是目前為止,科學界僅透過光譜紅移、La型超新星爆發以及宇宙背景微波輻射等觀測結果,間接給出的一個假設存在的物質,它可以很好地解釋宇宙加速膨脹的現象。不過,正因為它的存在,是一種猜測,其支撐觀測結論也有一定的假設前提,而對於假設前提的研究還帶有一定的不確定性,因此在物理學領域中到底它是否真的存在,還是一個未知數,這需要科學家們持續深入地進行觀測和深入研究分析,才能為我們展現更加科學、更加全面的宇宙發展演化規律,從而確定暗物質是否存在的真實科學主基調。

  • 8 # 星球上的科學

    在現代宇宙學中認為,我們所處的宇宙是由暗能量、暗物質以及普通物質組成,其中暗能量所佔比例為68.3%,暗物質為26.8%,而普通物質卻只有4.9%,但暗能量到底是什麼天文學家也不知道,也就是說組成我們宇宙的70%我們都不知道是什麼。

    暗物質和暗能量是當今宇宙學的兩個重大研究課題,可以說如果對其有了實質性的突破研究成果,這用諾貝爾獎也是無法體現出其研究成果的偉大。

    暗物質。

    暗物質也是一種物質,真實的存在於當今的宇宙中,並且還佔了宇宙物質比例的85%左右,而我們能夠看到的普通物質也只是佔了15%。

    眾所周知,由於萬有引力的存在宇宙中的天體之間才能夠互相繞轉,如果一個天體繞轉的速度開始變快了,要想拉住它不讓它脫離軌道,那麼中心天體就必須需要提供更大的引力,因此科學家們提出疑問,明明在一些大星系的周圍,天體運動的速度要比理論值更高,為什麼這些天體沒有飛出去,到底是什麼在牽引著它們呢?

    很快科學家們開始對銀河系和其它漩渦星系外圍的恆星運動速度進行測量,再次證明了之前的猜測,星系內的根據發光物質估算的物質質量根本不足以維持星系外圍恆星的運動速度,外圍恆星以這樣的速度運動理論上早就脫離星系分崩離析了,因此科學家們便把這種我們觀測不到和不參與到電磁相互作用上的物質稱為暗物質。

    總的來說暗物質其實就是星系的粘合劑,如果它們突然不存在了,那麼許多大型的星系就會分崩離析。

    暗能量。

    按照目前的理論,宇宙是來自於奇點大爆炸,之後宇宙的空間距離便開始膨脹。

    但是大家應該知道的是宇宙中存在的物質和暗物質都是提供引力,因此科學家們便猜測在宇宙大爆炸後,由於引力的存在宇宙空間的膨脹速度應該是逐漸減慢的,但是科學家們觀測之後發現宇宙非但沒有減速膨脹,相反的是宇宙正在加速膨脹,這就證明了在宇宙中一定還存在某種東西來提供斥力,讓宇宙加速膨脹。

    因此科學家就把這個東西叫做暗能量,而它的存在就是為了推動了宇宙脫離引力的束縛加速膨脹。暗能量的存在在宇宙加速膨脹中所起的重要作用,是當代天文物理界認知宇宙的主流理論。

    暗物質和暗能量的關係

    首先暗物質和暗能量的共同點是顯而易見的,它們都與我們可見的物質幾乎沒有相互作用,也正是由於這個原因,導致我們根本無法觀測出它們,它們不僅不與光子作用也不發生電磁作用,因此我們人類對於對於觀測它們根本無法下手。

    另一方面暗物質和暗能量的不同點也是非常明顯的,之前我們已經說了暗物質提供的是物質之間的引力,而暗能量提供的則是斥力,如果說暗能量主宰著宇宙的命運,那麼暗物質則在抗衡暗能量的過程中起到了比可見物質更重要的作用,這是因為暗物質的質量比物質更大。

    而近期一份發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)上的研究稱,已經找到新的證據,表明之前科學家用以證明暗能量存在的假設是錯誤的,也就是說暗能量可能是不存在的。

    暗能量的發現

    在1915年愛因斯坦發表了廣義相對論,愛因斯坦用其中的場方程來描述宇宙,但是這個方程卻預示著宇宙正在膨脹,此前科學家們都認為宇宙是靜態不變和無限的,這明顯和當時的主流科學觀點相矛盾,因此愛因斯坦就給方程加了一個“宇宙學常數”,並且用符號Λ表示,這個宇宙學常數的存在可以使得方程所描述的宇宙處於靜態,也就滿足了愛因斯坦“永恆宇宙”的觀念。

    但是愛因斯坦的行為遭到了一些學者的反對,其中最具代表性的就是勒梅特,他指出愛因斯坦這個宇宙學常數不應該是一個定值,並且還說宇宙本身就應該是膨脹的,宇宙開始於一個熾熱的奇點,我們可以利用宇宙學常數Λ來描述膨脹速率,但是勒梅特也僅僅是從理論的基礎上推匯出來的,利用的也還是愛因斯坦的廣義相對論場方程,科學理論的對錯是需要講究證據的。

    當然,很多人覺得這個宇宙學常數Λ根本沒有存在的必要,直到天文學家哈勃的出現,他一直在觀測銀河系系外星系,並且很多星系都有紅移的現象,紅移指的其實就是我們觀測到的這些星系的電磁波訊號的波形被拉長了,在光譜上顯示的就是往紅段移動,這意味著這個星系在遠離我們,並且哈勃還發現距離我們越遠的星系,紅移量也變得越大,於是科學家們確定了宇宙了加速膨脹。

    後來科學家弗裡德曼,伽莫夫和諾獎得主吉姆·皮布林斯都開始加入到完善這個理論的隊伍當中,而這個理論也被逐漸完善成了如今我們熟悉的宇宙大爆炸理論。

    這時候大家可能會疑惑,這和暗能量有什麼關係呢?

    之前我們就已經說到了勒梅特用宇宙學常數Λ描述宇宙膨脹的速率,但是科學家們其實一直不明白宇宙到底是如何膨脹的,當時最主流的看法是宇宙早期經歷了一次劇烈的膨脹,後來逐漸開始減速膨脹,但是科學家們在計算宇宙質量的時候發現宇宙質量竟然是一個負數,但是並沒有計算錯誤,因此他們開始尋找原因。

    終於在1998年兩個科學家獨自觀測了Ia型超新星後,發表了宇宙加速膨脹的結論,這一發現預示著宇宙中存在著一種和引力相反的作用力,也就是斥力,這種作用可以迫使宇宙加速膨脹,並且我們把提供這個力的物質叫做暗能量。

    科學家們還發現隨著宇宙空間的增大,暗能量提供的斥力就會越來越大,在距今45億年前,宇宙中的暗能量所提供的斥力大於了暗物質和已知物質提供的引力,於是,宇宙開始加速膨脹,後來持續了幾十億年的減速膨脹,直到空間達到現在宇宙空間的75%,就又開始加速膨脹。

    科學家一般都是採用Ia型超新星(SN Ia)來計算宇宙中各個星系與地球的距離,科學家們還認為la超新星的光及其變化情況與距離有著嚴格的對應關係,因此,它們被用來測定距離的“標準燭光”,可以說la超新星是科學家研究宇宙天體執行規律的重要工具。

    暗能量存在的證據是什麼?

    由於宇宙在膨脹,星系也都在遠離地球,就像光波多普勒現象一樣出現紅移。Ia型超新星的視亮度對應距離,而紅移則代表了遠離我們的速度,那麼要想證明暗能量真實存在就有一個非常關鍵的假設——la型超新星的亮度都是一樣的,其視亮度只與距離有關係。

    但就在2020年的1月,南韓延世大學的李永旭(Young-Wook Lee)教授帶領的研究團隊公佈了一項研究成果,在新的研究中新的證據指明,暗能量的關鍵假設是錯誤的。

    該研究團隊利用了高精度的天文望遠鏡對60個星系中的超新星的進行了觀測與分析得出了一個重要的結論:這些超新星的絕對亮度居然與恆星群的年齡有關,兩者之間存在顯著的相關性,其中年輕的超新星亮度比較低,並且該結論的置信度達到99.5%。

    簡單的說就是,所有根據研究Ia型超新星而得出的有關暗能量的結論都是錯誤的。而且根據這個結論,研究團隊的人員還指出,如果把超新星本身的亮度演化考慮進去之後,就沒有暗能量導致紅移的空間了,因此暗能量存在受到了質疑。

    總結

    雖然最初對於暗物質和暗能量的推論與la超新星有關,但科學本身是不容易馬虎的,於是在剛證明暗能量存在的時候還有一些科學家用其他的觀測結果和資料來證明暗物質的猜想,比如宇宙微波背景輻射也可以間接證明暗能量的存在,所以現在的我們才會相信暗能量的存在。

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